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根据世界电气化铁路的发展历史和现状，牵引变电所的各种类型如图

1-11

所示。

图

1-11

牵引变电所分类图

　　

一、牵引变电所按牵引网电流性质

(

电流制

)

的分类

    

1

．直流牵引变电所

   

直流牵引变电所可分为回转变流机组、电动发电机组、离子变流器

(

水银整流器

)

和半导体整流器等类型。

在电气化铁路的早期发展阶段，曾广泛采用直流电力牵引，即电力系统将三相交流电送到牵引变电所一次侧，经过牵引变电所降压并整流变成直流电，再通过牵引网供给电力机车使用。直流制发展最早，目前有些国家的电气化铁路仍在应用。我国仅工矿、城市电车和地下铁道采用。我国直流电力牵引的电压等级是

3000V(

工矿企业

)

、

1500 V (

工矿企业

)

、

750 V (

地下铁道

)

、

600 V (

城市电车

)

等。直流制存在的主要问题是，直流牵引电动机额定电压受到换向条件的限制不能太高，即牵引网电压很难进一步提高，这就要求沿牵引网输送大量电流来供应电力机车。由于牵引电流增大，接触网导线截面要随着加大

(

一般得使用两根铜接触线和铜承力索

)

，牵引网电压损失也相应增大，所以牵引变电所之间的距离要缩短，一般只有

15km~30km

。牵引变电所的数量多，并且为完成整流任务而变得较复杂。由于这些缘故，许多国家已逐渐停止发展直流制。

2

．

交流牵引变电所

由于把变流或整流装置已经转移到电力机车上，故和直流牵引变电所相比，交流牵引变电所的结构比较简单。

    

二、交流牵引变电所按频率和牵引网相数的分类

1

．工频单相交流牵引变电所

我国铁路干线的电气化，采用工频

50Hz

单相交流制，接触网额定电压为

25kV(

某些国家也有采用工频

60Hz

以及额定电压为

50kV

的情况

)

。这是国际公认的优越的电流制。这种电流制在电力机车上将交流电降压后应用整流装置整流来供应直流牵引电动机。牵引变电所的主变压器主要用来降压、分相，所内没有变流以及变频装置。和直流制以及低频交流制相比，变电所结构简单，维护方便。由于接触网额定电压较高，其中通过的电流相对较小。从而使接触网导线

截

面减小、结构简化，也使牵引变电所之间的距离延长、数目减少，工程投资和金属消耗量降低，电能损失和运营费用也相应减少。工频单相交流制的缺点是：对电力系统产生负序电流、负序电压分量；使高次谐波含量增加以及功率因数较低；对沿电气化铁路架设的通信线有干扰。但是，经过技术方面和经济方面的综合分析比较，上述优点是主要的。因此，我国电气化铁路采用工频单相

25kV

交流制。

2

．

低频交流牵引变电所

(1)

 

低频单相交流牵引变电所

欧美不少国家采用

或

25Hz

单相交流制，接触网额定电压为

11

或

25kV

。

(2)

 

低频三相交流牵引变电所

   

有的国家曾采用

Hz

三相交流制，接触网额定电压为

3.7kV

。此时不需变相装置，并可始终保持牵引网处于三相对称运行状态，但要架设三相接触网，结构复杂。

三、工频单相交流牵引变电所按主变压器结构种类和接线方式的分类

有单相结线

(

又称简单单相结线，或纯单相结线

)

；单相

V

，

V

结线；三相

V

，

V

结线；三相

YN

，

d11

结线和三相不等容量

YN

，

d11

结线；三相

YN

，

dll

，

dl

十字交叉结线；斯科特结线；

YN

， 

阻抗匹配平衡结线；非阻抗匹配

YN

，

平衡结线，

YN

，

平衡结线等。我国台湾省电气化铁道采用的还有列布兰结线。国外，主要在日本，还有伍德桥结线和改进伍德桥结线等。

下面介绍几种典型接线。

1

．

单相结线牵引变电所

 

图

1-12

单相牵引变电所

牵引变压器的原边跨接于三相电力系统中的两相（使用线电压）；副边一端与牵引侧母线连接，另一端与轨道及接地网连接。牵引变电所两供电臂由同一相

(

图中为

AC)

供电。牵引负载对电力系统而言属于接于线电压的纯单相负载。

单相结线牵引变电所的优点：牵引变压器的容量利用率

(

额定输出容量与额定容量之比

值

)

可达

100

％；主接线简单，设备少，占地面积小，投资省等。其缺点是：不能供应地区和牵引变电所三相负荷用电；在电力系统中，单相牵引负荷产生的负序电流较大；对接触网的供电不能实现双边供电。所以，这种结线只适用于电力系统容量较大，电力网比较发达，三相负荷用电能够可靠地由地方电网得到供应的场合。另外，单相牵引变压器要按全绝缘设计制造。

2

．

三相

YN

，

dll

结线牵引变电所

又简称三相牵引变电所。采用

YN

，

dll

三相双绕组变压器的牵引变电所如图

1

-

13

所示。它是我国电气化铁道目前采用较多的一类。三相

YN

，

dll

结线牵引变压器的高压侧通过引入线按规定次序接到

110kV

（或

220kV

）三相电力系统的高压输电线上；变压器低压侧的一角

c

与轨道、接地网连接，变压器另两个角

a

和

b

分别接到

27.5kV

的

a

相和

b

相母线上。由两相牵引母线分别向两侧对应的供电臂供电，两臂电压的相位差为

60

°

，也是

60

°

接线。由于左、右两供电臂对轨道的电压相位不同，因此，在这两个相邻的接触网区段间采用了分相绝缘器。

这种牵引变电所中装设两台三相

YN

，

dll

结线牵引变压器，可以两台并联运行；也可以一台运行，另一台固定备用。

 

图

1

-

13

 

YN

，

d11

结线牵引变电所

三相

YN

，

d11

结线牵引变电所的优缺点

：

优点是牵引变压器低压侧保持三相，有利于供应牵引变电所自用电和地区三相电力。在两台牵引变压器并联运行的情况下，当一台停电时，供电不会中断，运行可靠方便。能很好地适应山区单线电气化铁路牵引负载不均衡的特点。根据有关山区单线牵引变电所实测负荷统计，两供电臂同时有牵引负荷的时间只占全天时间的

10

％左右，当一个供电臂出现较大牵引负荷时，另一个供电臂常常没有牵引负荷，即使有也较小。三相

YN

，

d11

结线牵引变压器供电臂电流的长期允许值，是一个供电臂有负荷时比两个供电臂有相等负荷时要大

46

％左右。三相

YN

，

d11

结线变压器在我国采用的时间长，有比较多的经验，制造相对简单，价格也较便宜。原边

YN

接线中性点可以引出接地，原边绕组可按分级绝缘设计制造，与电力系统匹配方便。对接触网的供电可实现两边供电。

缺点主要是牵引变压器容量不能得到充分利用。如前所述，当重负荷相绕组电流达到额定值时，牵引变压器的输出容量只能达到其额定容量的

75.6

％，引入温度系数也只能达到

84%

另外，与采用单相结线牵引变压器的牵引变电所相比，主接线要复杂一些，用的设备、工程投资也较多，维护、检修工作量及相应的费用也有所增加。

3

．

斯科特

(Scott)

结线牵引变电所

斯科特

(Scott)

变压器是一种特殊接线的变压器，其特点是将对称三相电压系统转换成两个相位差为

π

/2

的单相电压系统，用两个单相中的一相供应一边供电臂，另一相供应另一边供电臂。在牵引变电所实现三相

—

两相对称变换，降低单相牵引负荷的不对称影响。

4

．

采用

YN

，

结线阻抗匹配平衡变压

器的牵引变电所

这种牵引变电所中装设两台

YN

，

结线阻抗匹配平衡牵引变压器，可以两台并联运行；也可以一台运行，另一台固定备用。

YN

，

结线阻抗匹配平衡牵引变压器是

20

世纪

90

年代初我国研制成功的。它与斯科特结线牵引变压器同属于三相

--

两相牵引变压器。同时，阻抗匹配式三相一二相平衡变压器与三相

YN

，

d11

变压器一样，其中性点可方便地引出接地。

图

1

-

1

4

YN

，

结线阻抗匹配平衡变压器的牵引变电所

 文章来源: 网络  

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